Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation of platinum-hydroxyapatite fibers for direct ethanol fuel cell application

Year (A.D.)

2018

Document Type

Thesis

First Advisor

รจนา พรประเสริฐสุข

Second Advisor

ดุจฤทัย พงษ์เก่า คะชิมา

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Department (if any)

Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีเซรามิก

DOI

10.58837/CHULA.THE.2018.574

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเส้นใยนาโนแพลทินัม (Pt) เส้นใยไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HA) และเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (Pt-HA) ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง สำหรับใช้งานเป็นวัสดุแอโนดในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล จากผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อการเตรียมเส้นใยสรุปได้ดังนี้ (i) เส้นใยนาโน Pt/PVP: สารละลายตั้งต้นที่ประกอบด้วย H2PtCl6·6H2O 38 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 38 mg/mL ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทานอลที่อัตราส่วนโดยปริมาตรที่ 0.25 อัตราการฉีดสาร 0.3 mL/h ความต่างศักย์ 4.5 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 6 cm (ii) เส้นใย HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 200 mg/mL และ PVP (MW = 3.6x105 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราการฉีดสาร 3.0 mL/h ที่ความต่างศักย์ 12 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm และ (iii) เส้นใย Pt-HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 150 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราส่วน Pt:HA ของสารตั้งต้นที่ 1:20 โดยน้ำหนัก อัตราการฉีดสาร 1.0 mL/h ความต่างศักย์ 6 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm โดยเส้นใยทั้งสามชนิดจะผ่านการเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 500°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตีพบว่าเส้นใย Pt-HA และ HAP มีการนำไฟฟ้าที่ต่ำมากทำให้ไม่พบพีคของการเกิดเอทานอลออกซิเดชันขึ้น แต่เมื่อปรับขั้วทดสอบโดยการเคลือบเส้นใยนาโน Pt บนแท่งแกรไฟต์ก่อนเคลือบเส้นใย Pt-HA ด้วยอัตราส่วน Pt:Pt-HA โดยน้ำหนักในช่วง 60:40 -100:0 พบว่าลำดับของเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตี คือ 90:10 > 80:20 > 100:0 > 60:40 แสดงให้เห็นว่าการใช้เส้นใย Pt-HA สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเกิดเอทานอลออกซิเดชันได้ แต่ถ้าสัดส่วนของเส้นใย Pt-HA สูงเกินไปจะส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของขั้วทำให้ลดอัตราการเกิดเอทานอลออกซิเดชันลง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In this study, Pt nanofibers (Pt NFs), hydroxyapatite (HA) fibers and Pt-HA fibers were prepared by electrospinning technique. The optimum conditions of fibers preparation were summarized as followed: (i) Pt/PVP NFs: the precursor solution consisted of H2PtCl6·6H2O 38 mg/mL and PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 38 mg/mL in the solvent mixture of DI water and ethanol at the volume ratio of 0.25 at the feeding rate of 0.3 mL/h, applied voltage of 4.5 kV and nozzle-to-collector distance of 6 cm (ii) HA/PVP fibers: the precursor consisted of hydroxyapatite powder (HAP) 200 mg/mL and PVP (MW = 3.6x105 g/mol) 80 mg/mL in ethanol at the feeding rate of 3.0 mL/h, applied voltage of 12 kV and nozzle-to-collector distance of 10 cm, and (iii) Pt-HA/PVP fibers: the precursor consisted of HAP 150 mg/mL and PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 80 mg/mL in the ethanol at the Pt:HA weight ratio of 1:20, feeding rate of 1.0 mL/h, applied voltage of 6 kV and nozzle-to-collector distance of 10 cm. All fibers were calcined at 500°C for 1 h. From the ethanol oxidation activity measurement, HAP and Pt-HA fibers did not exhibit any ethanol oxidation peaks due to their low electrical conductivities. However, once Pt NFs were deposited on the graphite before Pt-HA fiber coating at the Pt:Pt-HA weight ratios of 60:40 – 100:0, the ethanol oxidation activities were observed in the following order: 90:10 > 80:20 > 100:0 > 60:40. The results revealed that Pt-HA fibers could increase the ethanol oxidation activity and reduce the by-product poisoning, but too high fraction of Pt-HA fibers could affect the electrical conductivity that thus decreased the overall ethanol oxidation activity.

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.